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石墨烯Mesosponges稳定超级电容器

来源:钜大LARGE    2019-06-18    点击量:129

日本东北大学的一个研究小组已经开发出具有更高电压和更好稳定性的超级电容器材料。

他们的研究结果发表在《能源与环境科学》杂志上。超级电容器是可充电的能量存储设备,具有广泛的应用,从机械到智能电表。它们提供了许多优于电池的性能,包括更快的充电和更长的寿命,但缺点是,它们无法存储大量的能量。

科学家长期以来一直在寻找能够满足汽车等能源密集型应用要求的超级电容器材料。因此,东北大学材料科学家HirotomoNishihara博士及其同事与超级电容器生产公司TOCCapacitorCo.合作开发了一种在高压和高温条件下具有高稳定性的材料。

在这项研究中,Nishihara的团队从石墨烯mesosponge的连续三维框架制作了一张“纸”,这是一种含有纳米级孔隙的碳基材料。该材料的一个关键特征是它是无缝的-它含有极少量的碳边缘,因而非常稳定。研究人员使用电子显微镜和一系列物理测试(包括X射线衍射和振动光谱技术)研究了材料的物理特性。他们还测试了商业石墨烯材料,包括单壁碳纳米管,还原氧化石墨烯和3D石墨烯以及活性炭作为比较基准。他们发现,在常规有机电解质中,它们的材料在60℃的高温和3.5伏的高电压下具有优异的稳定性。

值得注意的是,它在25°C和4.4伏特时表现出超高的稳定性,是传统活性炭和其他石墨烯基材料的2.7倍。因为石墨烯中间电池具有更高的单电池电压,所以需要将更少的电池堆叠在一起以实现所需的电压,从而使得器件更紧凑。

小编手记

石墨烯海绵体结构虽然在常温下稳定,但是通常电池尤其是超级电容器的使用温度和环境往往不太可控。这项研究的成果还有待验证,不过一点点的累积终将引起质变,我们很期待未来的质变。

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